Nghiên cứu điều chế vật liệu TiO2 Hydroxyapatite và ứng dụng làm chất xúc tác quang hóa

ÝNGHĨAKHOAHỌC VÀ THỰCTIỄN Ýnghĩakhoahọc Luậnánđãnghiêncứumộtcáchcóhệthốngvềđiềuchếvàxácđịnhđặctrưng cấutrúc,hoạttính củavậtliệu quangxúctácTiO2/HAp... Chương3:KẾT QUẢ VÀ BÀNLUẬN 3.1 Đặc

MỞĐẦUTÍNH CẤPTHIẾTCỦAĐỀ TÀI

Nghiêncứuđiềuchếvàpháttriểnkhảnăngứngdụngcủavậtliệuquangxúct á cTiO2/Hydroxyapatite(TiO2/

HAp)đangthuhútsựquantâmcủanhiềunhàkhoahọctrênthếgiớitrongnhữngnămgầnđây.Vềmặtkhoahọc,mộtsốvấnđ ề c ò n tồntạilà:

- Khilýgiảivềs ựt ă ng cườnghoạttínhquangxúctá c củaTiO2/

HApsovớiTiO2,cáccôngtrìnhđãcôngbốthường chỉquychokhảnănghấpphụcaohoặcd i ệntíchbềmặtriênglớncủaHAp.Tuynhiên,cácgiátrịnàycủaHApthườngt h ấphơns o vớic á c loạivậtliệuhấpp h ụkhácnhưC ho ạttính,γ-

Al2O3haysilicagel

- Giátrịnăngl ư ợ ngvùngc ấmc ủavậtliệuquangx ú c tácTiO2/

HApl à mộtt h ô n g sốcầnđượcnghiêncứu.Tuynhiên,chỉcómộtvàicôngtrìnhđềcậpđếngiátrịnày,vàchưacócôngtrìnhnàonghiêncứuquyluậtthayđổigiátrịnănglượngvùngcấmcủavậtliệukhithayđổitỉlệgiữahaihợpphầnTiO2vàHAp.V ềmặtứngdụngthựctiễn,cóthểnhậnthấy:

- Chưac ó c ô n g trìnhnàoc ô n g bốvềviệcđiềuchếvậtliệuq u a n g x ú c tácTiO2/HAptrêncơsởTiO2điềuc h ết ừIlmeniteViệtNamh o ặcMilleniumthươngmại

- Chưacócôngtrìnhnàocôngbốvềviệcchếtạolớpphủquangxúctáctừvậtl i ệuTiO2/HApdạngbộtvàchấtkếtdínhvôcơ(photphat)

Đềtàiluậnán“NghiêncứuđiềuchếvậtliệuTiO2/Hydroxyapatitevàứngdụng

làmchấtxúctácquanghóa”đượctiếnhànhnhằmgópphầngiảiquyếtcácvấnđ ề trên

MỤCTIÊU NGHIÊNCỨU

Nghiênc ứuđiềuc h ếvậtliệuquangxúc t á c TiO2/

HApt r ê n cơs ở T i O2đượcđ i ề u chếtừtinhquặngIlmeniteViệtNamvàtừsảnphẩmthươngmạiBP34-F6 8 8 0 1 THANN,Millenium

2 Xácđịnhkhảnănghấpphụvàhoạttínhquangxúctáccủacácsảnphẩmđ i ề uchế:TiO2,HAp,TiO2/HAp

3 ChếtạolớpphủTiO2/HApvàxác địnhhoạttínhquangxúctáccủalớpphủ

ÝNGHĨAKHOAHỌC VÀ THỰCTIỄN

Ýnghĩakhoahọc

Luậnánđãnghiêncứumộtcáchcóhệthốngvềđiềuchếvàxácđịnhđặctrưng cấutrúc,hoạttính củavậtliệu quangxúctácTiO2/HAp.

Luậnánđ ã đ ư a r a c á c d ữ liệuk h o a h ọ c nhằmgiảithíchchos ự t ă n g cườnghoạt tính quangxúctáccủaTiO2/HAp so vớiTiO2thuầntúy.

Ýnghĩathựctiễn

Luậnánlàmộttrongnhữngcôngtrìnhbanđầunghiêncứuđiềuchếvậtliệuqu angxúctácTiO2/

HAptrêncơsởvậtliệunguồnnanoTiO2đượcđ i ề u chếtừtinhquặngIlmenite ViệtNamvàtừsảnphẩmthương mạiBP34-F68801THANN,Millenium.

khảovàphụlục.Nộidungcủaluậnánđượctrìnhbàytrong100trang,trongđócó50hình,14b ả n g biểuvà114tàiliệuthamkhảo.Phầnphụlụcgồm48trang.Phầnlớnkếtq

uả luậnánđượccôngbốtrong10bàibáođượcđăng

trên3tạpchínướcngoàivà3tạpchítrongnước,ngoàiracòncó2báocáotạihộinghịtrongnướcvàhộinghịởnướcngoài

Chương1:TỔNGQUAN

Trongchươngnàytrìnhbàytổngquantìnhhìnhnghiêncứuđiềuchếvàứngd ụ n g củacácvậtliệuTiO2,HApvàTiO2/

HAp.Từđórútracácvấnđềcòntồnt ạ i nhằmđưarađịnhhướngnghiêncứucủaluậnán

Chương2:THỰCNGHIỆM

TrongchươngnàytrìnhbàychitiếtvềcácquytrìnhthựcnghiệmđiềuchếvậtliệuTiO2,HApvàTiO2/

HApbằngcácphươngphápkhácnhau.Đặctrưngcủavậtliệudạngbộtvàlớpphủđượcxácđịnhbằngcácthiếtbịphântíchhiệnđạinhưnhiễux ạtiaX (XRD),p h ổh ồngngoại(IR),p h ổp h ảnx ạkhuếchtán(DRS),kínhhiểnviđiệntửquét(SEM),phổquangđiệntửtiaX(XPS)…

Hoạtt í n h quangxúctáccủacácvậtliệuđượcđánhgiáthôngquahiệusuấtquangx ú

c tácphânhủyphenolvàxanhmetylentrongdungdịchnước

Chương3:KẾT QUẢ VÀ BÀNLUẬN 3.1 Đặc trưngcủacácvậtliệuTiO 2 vàHAp

3.1.1 TiO 2

Thànhphần pha,hìnhtháivàkíchthướchạt

TiO 2 đượcđiềuchếtừtinhquặngIlmenite

Kếtq u ả phântíchgiảnđồX R D c ủ a c á c mẫuTiO2điềuc h ế t ừ tinhquặngIlmeniteViệtNamthuđược:

Ở65oCđãcósựxuấthiệncủamộtsốvạchnhiễuxạđặctrưngứngvớicấutrúcanatase,tuynhiên,tỉlệphavôđịnhhìnhchiếmưuthế.Khităngnhiệtđộnungmẫu,phavôđịnhhìnhcũngdầnbiếnmất,trạngtháiđơnphaanataseđạtđượckhinhi ệtđ ộnung ủlà 750oCtrong2h.Ngoàir a , trongkhoảngnângnhi ệ t từ650-

750oC,cườngđộnhiễuxạcủacácđỉnhnhiễuxạđặctrưngtănglên,đồngthờiđộrộngcủacácđỉnhnàygiảmxuốngchứngtỏmứcđộkếttinhcủaphaanatasetăngvàkíchthướctinhthểcũngtănglên

KếtquảphântíchảnhTEMcủamẫuTiO2điềuchếtừtinhquặngIlmeniteViệtNam,nungđến750oCvàủtrong2h(kíhiệumẫu:T Ilm 750)chothấy:Phânbốkíchthướcc ủ a cáchạ

tT i O2l àp h â n b ố Gausse(dạngl o g t h ư ờ n g ) , vớikíchthướchạttrungbìnhkhoảng10nm

KếtquảphântíchgiảnđồXRDcủa cácmẫuTiO2thươngmạithuđược:

Ở65oCxuấthiệncácvạchnhiễuxạđặctrưngứngvớicấutrúcanatase.Trạngtháiđơnphaanatasehầunhưổnđịnhkhimẫuđượcnungủtrongkhoảngnhiệtđ ộ 500-750oC.Ở750oC,cườngđộcủacácvạchnhiễuxạhầunhưcaohơnsovớicácgiátrị

nàycủacácmẫuTiO2điềuchếtừtinhquặngIlmeniteViệtNamchứngtỏmứcđ ộ tinhthểphaanatasecủamẫuTiO2thươngmạicaohơn

KếtquảphântíchảnhSEMcủamẫuTiO2thươngmại,nung đến750oCvàủ

trong2 h (kíhiệumẫu:T Mil 750)c h o biếtkíchthướch ạ t T i O2trongkhoảng2 5 35nm.

Nănglượngvùngcấm

% %

T Ilm 750

T Mil 750

Hình1chothấymẫuTIlm750cóbờhấpthuởbướcsóng386nm,tươngứngvớigiátrịnăng

hấpthuởb ư ớ c sóng372nm,tươngứngvớigiátrịnănglượngvùngcấm3.33eV

100

80 T Mil 750

0.12 0.1

1 1 )tăng,nhưngsựmởrộngđườngnềncủaphổc h o thấycòntồntạimộtsốhợpchấttrongtrạngtháivôđịnhhình.

Ở750oC,cườngđ ộ cácvạchnhiễux ạ đ ặ c trưngứ n g vớiphahydroxyapatitetăng,phavôđịnhhìnhgiảm

Ở900oC,cácđỉnhphổhầu tricanxiphotphat(β-

nhưkhôngđổinhưngcódấuhiệuhìnhthànhphaβ-TCP)biểuhiệnquasựxuấthiệnđỉnhnhiễuxạtạivịtrígóc2 θ : 31.2o(210).

Khităngnhiệtđộnung,mứcđộkếttinhvàkíchthướctinhthểHAptăng.ThựcnghiệmkhảosátchothấykhảnănghấpphụcủaHAptăngkhimứcđộkếttinhc ủa phahydroxyapatitetăng.Khoảngnhiệtđộ750-

900oCđượccholàphùhợptr ongxửlýmẫuvìcómứcđộkếttinhp h a hydroxyapatiteđạttrên60%.Tuyn h i ê n , ở900oC,códấuhiệuhìnhthànhphaβ-

TCP,vìvậy,nhiệtđộ750oCđượcl ự a chọnlànhiệtđộnungủmẫuhợplý

KếtquảphântíchphổFTIRcủamẫuHApsấyở65oCvànungủở750oCthu

được:tầnsốdaođộngcácnhómcấutrúcPO3 - củamẫuHApnungủở750oCchênhlệchkhôngđángkểsovớicácmẫusấyở65oC.Cácdảihấpthuở634và3 5 7 0 cm-1đ ặ ct r ư n g c ho d a o đ ộ n g c ủa n h ó m O H-

t r o n gc ấ ut r ú c củahydroxyapatiteđềuđượcquansátthấytrêncảhaimẫu.Đặcbiệt,cườngđộdảih ấ p thuở3570cm-

1c ủ amẫuđượcnungủở750oClớnhơnđángkểsovớimẫus ấ y ở 6 5oC,c h ứ n g t ỏ sốlượngn h ó m OH-bềmặtđ ư ợ c t ă n g cườngn h ờ quátrìnhnungủ ởnhiệtđộcao

HApđượcđiều c hế bằng phương pháp t hủynhiệt

Kếtquả phântíchgiảnđồXRDc ho thấythànhphầnpha củamẫuHApđiềuc h ế b ằ

n g p h ư ơ n g p h á p t h ủ y n h i ệ t , nungủ ở 7 5 0oCl à hydroxyapatiteCa10(PO4)6(OH)2,vớicácđỉnhđặctrưngtạicácvịtrígóc2θ:28.9(210),31.7(211),32.2(112),32.9(300),34.1(202).Sựmởrộngđườngnềncủaphổchot h ấ y vẫncòntồntạimộtsốhợpchấttrongtrạngtháivôđịnhhình

KếtquảphântíchảnhSEMthuđược:HApcódạngphiếnlácókíchthướccỡmicromet,trongđóchiềudàycạnh củacácphiếnlánhỏhơn50nm.

ivịtrígóc2θ:25.3o;đồngthời,cócácđỉnhđặctrưngcủaphahydroxyapatiteCa10(PO4)6(OH)2t ạ ic á c vịtrígóc2 θ : 28.9(210),3 1 7 (211),

32.2(112),32.9(300),34.1(202).Ngoàira,còncóthểtồntạimộtsốhợpchấtt r o n g trạngtháivôđịnhhìnhdo sựmởrộngđườngnềntrêngiảnđồ

GiảnđồX R D củamẫuTiO2/

HApt h ủ y nhiệt,nungủ ở 7 5 0oC,c ó t ỉ lệkhốilượngTiO2l à70%

(kíhiệumẫu:7TH750(H))đượctrìnhbàyởhình3

đặctrưngcủaphaanatasevàphahydroxyapatite,vàmộtsốhợpchấtởtrạngtháivôđịnhhình,tươngtự

mẫu7TH750.Ngoàira, còncósựxuấthiệncủaphamonetite

(DCPA,CaHPO 4 ).KếtquảnàyđượccủngcốbởikếtquảphântíchICP:phầntrămkhốil

ượngCa,P l ầ n lượtlà33.16%và17.44%,tươngứngvớitỉlệmolCa/Plà1.47

Hình3:GiảnđồXRDcủamẫu7TH750(H)Nguyênnhân củasựxuấthiệnphamonetitetrongtrườnghợpnàyđượcdựđoánlàd o s ự c ó mặtc ủ a T i O2t r o n gh ỗ n h ợ p chấtp h ả n ứ n g b a n đ ầ

u Vềmặtl ý thuyết,quátrìnhhoàn

chỉnhtinhthểtừdạngCaHPO4↓vềCa10(PO4)6(OH)2biểuh i ệ n quasựthayđổitỉlệmolCa/

Ptừ1lên1.67theothờigianphảnứng.Vớiphư ơng phápkếttủa,cácionCa2+vàHPO42-

c ónồngđộcaotrongdungdịchngaytừthờiđiểmbanđầunênCaHPO4↓kếttủanhanh,vàtiếptụchoànchỉnht i n h thểvềCa10(PO4)6(OH)2t r o n gđiềukiệncóionOH-

dopHcủamôitrườngp h ả n ứ n g luônđượcgiữổ n địnhb ằ n g 9 Ngượclại,vớiphươngphápthủynhiệt,i o n C a2+đượccungc ấ p từsự“nhảchậm”củaphứcEDTA-

Ca,môitrườngphảnứng đượckiềmhóadophâ nhủy chậmureởnhiệtđ ộ cao,đồngthờisự cảntrởcủa pharắnTiO2vớimậtđộ cao đã làmchoquátrìnhhìnhthànhCaHPO4↓vàhoànchỉnhtinhthểCa10(PO4)6(OH)2↓chậmhơnvàkhôngtriệtđể

10, 40và90%đượctrìnhbàyở hình4.

110 100

90%

Wavelength[nm]

900 Mil

Hình4:PhổDRScủacácmẫuTiO2 /HApkếttủa

Hình4chothấyphầntrămphảnxạ(%R)trong

vùngtửngoạicủacácmẫucótỉl ệ khốilượngTiO2t h a yđổilàkhácnhau.Tuynhiên,Egcủacácmẫu1TH750,4TH750và9TH750hầunhưxấpxỉnhau,vớicácgiátrịlầnlượtlà3.35,3.33và3.33eV,xấpxỉmẫuTMil750

Tươngt ự , kếtq u ả tínhtoánt ừ p h ầ n mềmS p e c t r a Analysis(DRS,JASCO

IlmV550)trênphổDRSthuđượcnănglượngvùngcấmcủacácmẫuTiO2 /HApkếttủavớitỉlệkhốilượngTiO21 0 ,

4 0và90%lầnlượtlà3.24,3.21và3.21eV;c á c giátrịnàyxấpxỉvớimẫuTIlm750

PhổDRScủacácmẫuTiO2/

HApthủynhiệtcótỉlệkhốilượngTiO2lầnlượtlà1 0 và40%đượctrìnhbàyởhình5

nă ng lượngvùngcấm3.40eV.Trongkhiđómẫu1TH750(H)cóbờhấpt h u ở bướ

cs ó n g 346nm,t ư ơ n g ứ n g vớigiát r ị n ă n g l ư ợ n g vùngc ấ m 3.60eV.Cácgiátrịn à y đ ề u c a o h ơ n s o vớin ă n g lượngvùngc ấ m c ủ a mẫuTIlm750,là3.21eV.ĐiềunàydẫnđếnsựtồntạicủaTitrongmẫu1TH750(H)cót h ể làmột(hoặcmộtsố)trongb

nhiên,kếtq u ảphổEDXlạit h u đượcc á c đỉnhcủaCa,P vàT i Điềun à y c ónghĩahoặclàtỉlệphầntrămcủaTiO2anatase(nếucó)quáthấp(dưới5%khốilượng),hoặc

làTikhôngnằmtrongpha

tinhthểcủaTiO2.Nhưvậy,cáckếtquảp h â n tíchXRDvàEDXđãkhôngđủđểlàmrõdạngtồntạicủaTitrongmẫu

1TH750(H).Vìvậy,chúngtôiđãsửdụngphươngphápphổquangđiệntửtiaX(XPS),cókếtquảđượctrìnhbàyởhình6

12củanguyênt ố OtrongnhómOH.GiảnđồcủaTi2pcócácđỉnhtươngứngvớigiátrịnăng

lượngliênkếtlầnlượtlà458.6eVvà464.1eVđượcquychosựtáchquỹđạos p i n củahaithànhphầnTi2p(3/2)vàTi2p(1/2)đặctrưngchotrạngtháihóatrịTi(IV)trongTiO

2

Tuynhiên,nănglượngliênkếtđặctrưngchotrạngtháih ó a trịTi(IV)tronganatasehoặcrutilelà459.2eV.ĐiềuđócónghĩaTi(IV)t ồ n tạitrongmẫu1TH750(H)khôngnằmtrongphatinhthểanatasehayrutile.Nhưvậy,Ti(IV)tồntạitrongmẫu1TH750(H)cóthểthuộcvềhợpchấtTiO2ởt r ạ n g tháivôđ ị n h hìnhhoặcT i thayt h ế mộts ố n ú t mạngCat r o n g c ấ u trúcHAp

Vềvấnđềnày,côngtrìnhcủaMasatoWakamuravàcộngsựđãtínhđượcEgc HAplà3.65eV,củaHAp>6eVvàđưađếnkếtluậnvềsựthaythếTit r o n g cấutrúcmạngcủaHAp,tuynhiên,trongcôngtrìnhnày,cáctácgiảđãkhôngđềcậpđếncácgiátrịnănglượngliênkết

ủaTi-3.2.3 HìnhtháicủasảnphẩmTiO 2 /HAp

ẢnhT E M c ủa 2 mẫuc ó cùngt ỉ l ệ khốilượngTiO2đượcđiềuchếb ằ n g haip h ư ơ n g phápthủynhiệtvàkếtt ủa đượctrìnhbày ởhì nh7 Mẫu1TH750(H)đ i ề u chếb ằ n g phươngp h á p t h ủ y nhiệtcóHApdạngh ì n h p h i ế n kíchthướcmicromet,đượcđínhcáchạtTiO2kíchthướcnano.Trongkhiđómẫu1TH750đ i ề u chếbằngphươngphápkếttủacóHApdạnggiốnglátrevớichiềudàixấpx ỉ 100nm,h a i c h i ề u cònlạiđ ề u dưới50nm,p h â n tánvớic á c h ạ t TiO2kíchthướcnano(kếthợpvớicáckếtquảvềhìnhtháivàkíchthướchạtcủaTiO2vàHApđộclậpđãđượctrìnhbàyởmục3.1)

(a)1TH750(H) (b)1TH750Hình7:ẢnhTEMcủamẫuđiềuchếbằngphươngphápthủynhiệt(1TH750(H))và

phươngphápkếttủa(1TH750)

Hình8:ẢnhSEMcủamẫuđiềuchếbằngphươngphápthủynhiệt(7TH750(H))và

phươngphápkếttủa(7TH750)KhităngtỉlệkhốilượngTiO2từ10%lên70%,ởmẫuđiềuchếbằngphươngp h á p thủy

hạtTiO2c ókíchthướcrấtbét r ê n bềmặtcácphiếnHApcòncócáccụmhạtTiO2p h â nbốđộclậpvớiHAp(hình8a).Trongkhiđó,ởmẫuđiều

chếbằngphươngphápkếttủa(7TH750)hầunhư khôngtìmthấycáccụmhạtTiO2phânbốđộclập(hình8b)

3.2.4 Diệntíchbềmặtriêngvàkíchthướcmao quảntậptrung

Diệntíchbềmặtriêngvàkíchthướcmaoquảntậptrungcủacácmẫuđiềuchếb ằ n g phươngphápkếttủađượctrìnhbàyở bảng1

0 -0.2

1

0 5

0

600

Wavelength[nm ]

700

(c)HApkếttủa,nungủ ở750oC (d)HApthủynhiệt,nungủ ở 750oC

1.8 1.8

1.5

1 1

0 -0.2

[nm]

700

0 -0.2

Theolýthuyết,cựcđạihấpthucóbướcsóngtrongvùng400-700nmđượcchol à tínhiệucủachuyểnmứcn→π*trongπ*trongnhómmangmàucủaMB,còncựcđạih ấ p thucóbướcsóngtrongvùng240-

300nmđượccholàtínhiệucủachuyểnmứcπ→π*trongπ*củacácelectrontrongvòngthơmcủaMB.Dođó,đểsosánhhiệuq u ả củacácxúctácdựatrênphổUV-

Mẫutrắnglàtrườnghợp xác địnhtỉlệphânhủytrựctiếpMBcónồngđộ67µMbởitiaUVAtrongdungdịchkhôngcóxúctáctrongthờigian100phút,cógiátrị5.4%.NhómmẫuTiO2cócácgiátrị%MBsuygiảmlà53-58%,trongđómẫuTMil750cóhiệuquảhơnsovớimẫuTIlm750khoảng5%.NhómmẫuHAp

ơn,trên70µM,dunglượnghấpphụtăngchậmvàtiếntớiổnđ ị n h DunglượnghấpphụcựcđạiđơnlớpΓmcủamẫu9TH750là2.44mg/g,Km

=21.31*103M-1;Γmc ủ amẫuTMil750là1.93mg/g,Km=13.38*103M-1.Nhưvậy,

Hình10biểudiễnsựsuygiảmnồngđộtươngđốiCt/

Coc ủ aMBtrongcácdungdị c h cóvàkhôngcó xúctác

t(phút)Hình10:SựthayđổinồngđộtươngđốiMBtrongdungdịch phảnứngtheothờigian.Hình10chothấykhảnăng hấpphụtối(trong60phútđầu)củacácmẫutăngtừ4-22%t ư ơ n g ứng vớitỉl ệ khốilượngTi O2trongvậtliệuTiO2/

HApgiảmtừ1 0 0 x u ố n g 10%.Kếthợpvớikếtq u ả khảosátphầntrămMB(%)h ấ p phụ-

p h â n hủ y trong100 phúttrênc á c mẫuT i O2vàHApkếttủanungủở 750oCđ ư ợ c trìnhbàyởmục3.3cóthểrútranhậnđịnhsựcómặtcủaHAplàmtăngkhảnănghấpphụcủavậtliệu

18TừthờiđiểmbậtđènUVA(từphútthứ60đến120),nồngđộMBtrongdungd ị c h suygiảmnhanhchóng.Đặcbiệtmẫu9TH750cóhoạttínhquangxúctác

 ¯hìnhthànhcácgốchoạtđộngO2 vàOH,quyếtđịnhtốcđ ộ c ủaq u á trình

tácvàquátrìnhkhuếchtánsảnphẩmrakhỏivậtliệuxúctác.T h ứ hai,cácmẫu9TH750và7

TH750chứađồngthờihaiphaanatasevàhydroxyapatite.K h i đượcc h i ế u UVA,anataseđ ó n g vait r ò chínhtrongviệc

 ¯hìnhthànhcácgốchoạtđộngO2 vàOH,cònhydroxyapatitehỗtrợchoquátrìnhhìnhthànhcácg ốchoạtđộngnày.Nhậnđịnhn à y x u ấtpháttừkếtquảp h â n tíchphổFTIRcủamẫuHApnungủở750oC(mục3.1)chobiếtsốlượngnh óm OH−t r ê nbềmặtHAptăngdonungnhiệt.Cácnhóm

OH−n à yvừahỗtrợc h o quátrìnhhìnhthànhOHtừTiO2,vừacóthểphântáchtạoraO−khibềmặtđượcchiếuUVA,sauđóO−tươngtácvớiO2khíquyểntạogốchoạtđộngO−,l à m tănghoạttínhquangxúctác.Cóthểmôphỏngquátrìnhtrênbằngmộtsố

phươngtrìnhsau:

TiO2/HAp +h →π*trong

TiO2/HAp(e−+h+) (3.1)TiO2/HAp (h+)+OH− →π*trong TiO2/HAp+OH (3.2)

2TiO2/HAp (e−)+O2 →π*trongTiO2/HAp+O ¯ (3.3)

ĐườngđẳngnhiệthấpphụthựcnghiệmLangmuirđãđượcxâydựngvớimẫu

xúctác9TH750trongdungd ị c h phenol.Điềukiệnp h ả n ứng:Co =0 1

-0.9mM, Cxúctác=1g/l,khônghiệuchỉnhpH.Dunglượnghấp phụcựcđạiđơnlớpΓmcủamẫu9TH750là83.3mg/g,hằngsốcânbằnghấpphụKmcủamẫu9TH750l à 256M-1

Hình11biểudiễnsựsuygiảmnồngđộtươngđốiCt/Cocủaphenoltrongcác

dungd ị c h c h ứ a cácchấtx ú c táckhácn h a u Điềuk i ệ n phảnứ n g :Co =0.1mM, Cxúctác=1g/l,khônghiệuchỉnh pH

n

Hình1 1 chot hấ y trong120phútkhôngchiếuđè n, khảnănghấ pphụ phenolc ủ a cácmẫugiảmdầntheothứtự:4TH750>7TH750>9TH750>TiO2.Thứtựnàyc ũ n g làthứtựgiảmdầnhàmlượngHApcótrongcácmẫu,làthànhphầnđượcc h o làquyếtđịnhtínhhấpphụcủavậtliệu.TừthờiđiểmbậtđènUVA(từphútt h ứ 120đến300),nồngđộphenoltrongdungdịchgiảm.Trongkhảosátnày,

mẫu9TH750vẫnlàmẫucóhoạttínhquangxúctácphânhủyphenolcaonhất.Ngoàira,mặcdùmẫu7TH750cókhảnănghấpphụtốthơnTiO2,nhưngởgiaiđoạ nchiếuđènUVA,hoạttínhquangxúctáccủamẫu7TH750kémhơn,dẫnđ ế n hiệuquảcủacảhaiquátrìnhhấpphụ-

quangxúctácphânhủyphenolcủa7TH750vàTiO2tươngđương.MứcđộsuygiảmnồngđộtươngđốiCt/

Cocủap h e n o l trongdungdịchchứamẫu4TH750thấphơnđángkểsovớitrườnghợ

pd ù n g TiO2,mặcdùtronggiaiđoạnhấpphụtối,khoảng30%phenoltrongdungdịc hbịhấpphụbởivậtliệu4TH750

Nhưvậy,tươngtựtrườnghợpkhảosátvớidungdịchMB,mẫu9TH750cóhoạtt í n h quangxúctáccaohơnTiO2,kếtquảnàycủngcốchogiảthuyếtđượcnêuở trên:KhiđượcchiếuUVA,anataseđóngvaitròchínhtrongviệchìnhthành

 ¯cácgốchoạtđộngO2 vàOH,cònhydroxyapatitehỗtrợchoquátrìnhhìnhthànhcácgốch o ạtđ ộ ngnày.Sảnp h ẩmTiO2/

HApnungủở 7 5 0oCs ẽc ó s ố lượngnhómOH−t r ê nbềmặttănglên.CácnhómOH−n

à yvừahỗtrợchoquátrìnhhìnhthànhOHtừTiO2,vừacóthểphântáchtạoraO−khibềmặtđượcc h i ếuUVA,sauđóO−tươngtácvớiO2khíquyểntạogốchoạtđộngO3,làmt ă n

lýtrongkhoảng105oCđ ế n 400oC.Tuynhiên,khită ng nhiệt độ xử lýtừ400oClê n

600oC,tỉ lệ bongt r ó c lớpp h ủ r a khỏib ề mặtchấtnềnt ă n g l ê n Trongkhoảngn

h i ệ t độ3 0 0